浅析数控系统与现代机械工程技术的关系

　　摘要：阐述数控技术大幅提高了生产效率和产品质量,能够保障生产过程中的安全性与可靠性。联系实际,分析数控系统与现代机械工程技术之间的关系,数控系统对智能化程度的影响。

　　关键词：计算机工程; 数控技术; 现代机械工程; 智能化;

　　Application of Numerical Control Technology in Modern Mechanical Engineering

　　JIANG Bo XIN Zhiqiang

　　Shandong Aipu Electrical Equipment Co., Ltd

　　Abstract：In this paper, CNC technology greatly improves the production efficiency and product quality, and can ensure the safety and reliability in the production process. Combined with practice, it analyzes the relationship between CNC system and modern mechanical engineering technology, and the influence of CNC system on intelligent degree.

　　0 引言

　　数控技术包含多个学科的技术，是对信息技术和自动化技术的结合，能够将机械生产工程中的各个环节、组分连接成为一个紧密相关的整体，从而实现工业生产的自动化[1]。数控技术虽在我国发展历程稍短，暂时无法与发达国家相比，但在最近几年，其水平出现了飞跃式提升，实现质的飞跃，对现代机械工程技术造成了重大影响。本文就二者之间的关系进行了详细分析，指出数控系统的引入对现代机械工程技术造成的重大影响。

　　1 数控系统

　　数控系统是使用具备储存程序功能的专用计算机来执行部分或者全部指令、实现基本数字控制的NC系统，在早期，数控系统中所采用的设备完全是硬件电路，因此一度被称为硬件数控。随着计算机逐渐发展和完善，并被应用到工业生产领域中，代替了硬件电路元件，成为数控系统的和新设备，也因此，数控技术又称为计算机数控。计算机数控能够对工业生产中的机械设备进行操控，根据接收的指令改变机械设备的部件位置、角度、运转速度等相关机械量，从而影响生产加工过程的各项参数，或者是与机械能量流向有关的开关量，决定最终产品的形态与质量。完整的计算机数控系统分为两部分，即硬件和软件，其中硬件的核心装置就是计算机数字控制装置，在该装置当中，通过安装的系统软件，控制多种系统硬件，并对数据的接收、收集、整合、分析、处理等过程进行管理，再插补和输出信息，最终实现对执行部件的控制，能够使机床等机械设备按照操作员输入的指令进行运作，完成生产加工过程。计算机数控系统十分灵活，能够通过系统内部的软件来实现数控功能，实时控制机床和其他设备的运动轨迹、速度等，只要稍加更改软件中录入的相关参数，就可改变控制方式，得到不同的加工过程与最终产品。

　　2 现代机械工程技术

　　随着信息技术的发展，现代机械工程技术逐渐萌芽和发展，如今逐渐成熟。如今的现代机械工程技术主要包括三种，都与数控系统具有较强联系。

　　(1）现代机械柔性自动化技术。它能够在工艺设计理念的指导下，运用自动控制技术，实现产品的多品种批量生产、加工、装配或者检测等过程，技术较为复杂，涉及计算机、网络、控制、监测、仿真等方面的内容，与传统机械工程相比，它具有诸多优势，例如可以精确加工具有复杂型面的工件，提高精度，获得质量稳定的产品，加工效率较高、劳动条件较好，清洁安全等。

　　(2）现代机械工程智能自动化技术。智能自动化技术也是多项技术的结合，包括人工智能、神经网络和自动化等，采用该项技术，可实现自动化的数据收集、录入与分析，并根据当前情况做出合理判断，选择合适方案，如安装在汽车上的智能后视镜。

　　(3）现代机械工程集成自动化技术。集成自动化技术是在工业生产中，综合运用各种仪器仪表、电子设备、控制理论和计算机设备等，对整个工业生产进行监测、控制、调度、优化和管理决策的技术，能够有效节省能耗，减少污染，并提高决策的合理性，保障生产过程的安全。同时，它提高生产效率、提升最终产品质量，使机械制造过程更加系统化。

　　3 数控系统与现代机械工程技术的结合

　　(1）数控系统在现代机械工程中的应用。数控技术已经在现代化机械工程中得到了广泛应用，其中在建设自动化数控机床、煤矿机械过程中和生产汽车构件、精密零件时应用最为普遍，在其他制造和生产领域也有重要作用。机械零件与设备的制造都与机械工程联系紧密，伴随着数控技术的发展，机械产品加工过程得到了强力有效的控制，能够准确快速地完成生产，并有效提高合格率。工业机器人的诞生和发展也为机械制造提供了新的思路，如今已经有部分企业和工厂创设性地引进工业机器人，建设现代化机械生产基地，逐渐使用机械来代替人工。此外，在煤矿开采工程中，使用数控机器人能够深入到高危环境中进行作业，或者在自然条件恶劣、不适宜人类生存的环境以及尺寸较小的坑洞、缝隙中开展探测和开采，也可以完成许多对精度要求较高的作业，弥补人类生理上的局限性。由于煤矿机械工程中所涉及的机械设备种类较多、复杂程度较高，设备损耗速率快、更新频繁，因此有必要引入数控技术来提高生产作业质量和效率，并减少煤矿企业投入的成本，促进企业发展。

　　(2）数控系统对加工精度的影响。采用数控加工，首先能够避免人工操作机床等机械设备时产生的失误，减少残次品出现的概率，另一方面，数控加工的精度要远高于人工操作，其测量所得数据的数量级能够达到微米级别，在对精细零件加工时，能够将误差控制在允许范围内，另外，对于复杂零件的加工也可有条不紊地进行，避免对不同面的加工相互干扰。因此，在加工精度方面，数控系统能够极大提高现代机械工程技术的水平，二者之间具有紧密联系。但就目前而言，在我国数控系统的普及程度远低于机械工程技术，在工业生产中，还未能完全实现现代化，因此，数控系统作用有限，还需要进行加强。

　　(3）数控系统对加工效率的影响。提升加工效率是现代工程技术的重要追求目标，尤其是在批量生产时，采用数控系统能够节省大量人力资源，在重复性工作中大幅提高速度，节省生产加工所需时间，通过构建完善的数控体系，能够实现对机械设备的合理控制，提高系统运行效率。除了在生产之初需要向系统中输入相关参数外，整个生产过程中不需要对数控系统进行改动，采用该系统控制的机械设备也能够长时间保持平稳运行。

　　(4）数控系统对智能化程度的影响。在机械工程中，会涉及诸如材料、构件、半成品的运输与供应等环节，若依靠人力完成，会产生巨大工作量，重复性工作也会占用大量人力资源，且无法获得较高效率，在现代化生产中，无法满足越来越高的机械运转和工作速度。使用数控技术，则能够提高工业生产过程的自动化程度，实现自动供料，提高生产效率。在数控技术中加入AI智能识别系统，可对机械设备与零件、半成品等进行智能化识别，根据其颜色、尺寸、形状等进行分类，实现分组控制，并且能够自动获取材料和零件等的相关数据，并将其上传到计算机中，调取数据库里储存的相关信息，进行比对，确认零件类型，给出结果，还可直接读取之前录入过的加工参数，完成自动生产。另外，使用数控系统还可连接多台终端，实现联合生产和数据共享，保证从零件到成品的整个过程都能自动进行，或开展大批量多种类同时生产。若将数控系统应用于现代化机械工程，还可自动将车床等机械设备运行的轨迹、指令等参数永久保存，当生产加工相同或相似零件时，可直接沿用或稍加改动原先数据，节省操作员的精力，减少工作量，还有利于构建流畅完整的生产线，提高智能化程度。

　　(5）数控系统对故障处理的影响。在机械工程中，涉及大量不同种类的机械设备，由于保养不当、未能定期润滑和检修等因素，加上人为误操作，经常导致设备出现故障，轻则短路断路，重则报废，甚至引发安全事故。使用数控技术能够构建完整的监测系统，对机械设备的运转情况进行监测，并通过添加继电保护设施等，获取电流、电压等数据，一旦整个系统中某个节点出现了数据异常，数控系统就能够自动切断附近连接，并尽量缩小断电范围，减小故障对生产过程的影响，避免连锁反应。同时，系统能够向操作管理人员发出警报，对较为简单的故障自行判断和处理，复杂故障则通知操作员前往检查和修理，保障整个生产过程的安全。还有，可加装温度、湿度、光照传感器和控温、控湿、照明等系统，对生产环境进行全方位监测与控制，营造最合适的生产环境，减少机械设备能耗。

　　4 结语

　　数控技术的应用能够大幅提高现代化机械工程的生产效率和最终的产品质量，保障生产精度，从整体上促进我国工业水平的提升。二者之间相互依存、相互促进、共同发展。

　　参考文献

　　[1]孔凡.浅析数控系统与现代机械工程技术的关系[J].机械,2003(S1):17-18.